El Dia Internacional de la Diversitat Biològica ha estat dedicat a les relacions que hi ha entre el canvi climàtic i la biodiversitat. Un exemple: moltes espècies estan adaptades a unes condicions climàtiques específiques, de manera que petits canvis poden comportar la seva extinció.

El canvi climàtic, juntament amb els canvis dels usos del sòl, és una de les causes principals de pèrdua de diversitat biològica. Aquesta va ser una de les conclusions de l'avaluació dels ecosistemes del mil·lenni, l'ambiciós informe presentat per l'ONU al març de 2005. Alhora, la pèrdua de diversitat biològica i el deteriorament d'hàbitats naturals com els boscos, els manglars o els esculls de corall contribueixen a l'escalfament global.

Segons un altre estudi de la Secretaria del Conveni sobre Diversitat Biològica, abans que acabi aquest segle, les espècies i els ecosistemes tindran moltes dificultats per adaptar-se als canvis de temperatures i precipitacions, cosa que accelerarà el ritme d'extincions.

Algunes espècies molt vulnerables són l'ós polar (els períodes amb l'Artic gelat són cada cop més curts), la balena franca atlàntica (les fluctuacions climàtiques redueixen el plàncton, un dels seus aliments), les granotes (que depenen de la disponibilitat d'aigua per reproduir-se), el tigre asiàtic (que depèn dels manglars, abocats a la desaparició si augmenta el nivell del mar), o els elefants africans (cada vegada més pressionats per l'allargament dels períodes de sequera).

L'ONU adverteix que la conservació i l'ús sostenible de la diversitat biològica són essencials en qualsevol estratègia d'adaptació al canvi climàtic. Així per exemple, els manglars i altres zones humides costaneres protegeixen contra fenòmens meteorològics extrems i l'augment del nivell del mar. D'altra banda, la diversitat de ramats i de cultius de cereals permeten als agricultors trobar alternatives per adaptar-se a l'aridesa i l'escalfament progressiu dels terrenys agrícoles.